Bonjour à tous,
Je suis en train d'écrire un livre de science fiction et je me posais une question.
Si l'énergie d'un photon était proportionnelle à sa longueur d'onde, comment changeraient les microscopes ?
J'ai fait quelques recherches sur le sujet mais je n'arrive pas à répondre à cette question.
Si quelqu'un a une idée je suis preneur, j'ai un niveau licence en physique mais ça commence à remonter !
Salut,
Quand on change une loi physique (ici le fait que l'énergie d'un photon est proportionnelle à la fréquence) sans préciser comment change le reste.... ça peut donner tout et n'importe quoi.
Ceci dit, les microscopes ne sont pas basés sur l'énergie des photons. Seul le caractère ondulatoire est utilisé. Ca ne devrait donc pas changer !!!! (ça dépend de ce qu'on change d'autre)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Tu veux dire au lieu d'être inversement proportionnelle ?Envoyé par Jean Dumas
Parcours Etranges
Oui c'est ça Gilgamesh
Salut,
Là.... tu me surprends. Car là on n'est plus dans l'hypothèse. L'énergie des photons est proportionnelle à l'inverse de la longueur d'onde. Et donc ça ne risque pas de changer les microscopes... sinon il aurait fallu les changer depuis longtemps.
Donc.... je ne comprend plus ton interrogation. Pourrais-tu préciser ?
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Salut,
L'énergie d'un photon est inversement proportionnelle à sa longueur d'onde (E = hc/lambda).
Et ma question est de savoir ce qu'il se passerait pour les microscopes si on avait E = lamba *h*c.
Ah, alors je suis pas trop bête, j'avais bien compris
Dans ce cas ma réponse 2 reste correcte.
Peut-être un petit complément :
La limite de résolution est dictée par les propriétés ondulatoires. Si on utilise une longueur d'onde lambda, la meilleure résolution possible (sauf avec quelques techniques d'amélioration un peu spéciales) est lambda/2.
Mais il existe aussi deux autres limites :
1) Si l'énergie des photons est trop grand, ceux-ci se comportent comme des boulets de canons et vont détruire les matériaux, souvent organiques avec les microscopes donc fragiles.
2) S'il y a trop peu de photons on n'aura pas grand chose à voir, sauf quelques points
Dans le cas "normal" (E proportionnel à 1/lambda) on ne rencontre pas ce genre de problème car il faudrait travailler dans le domaine des rayons gammas pour avoir des soucis. Or là on ne sait pas créer des lentilles (indice de réfraction quasi égal à un pour tout matériau), sauf en incidence rasante ce qui est très compliqué et pas idéal pour un microscope (c'est plutôt utilisé dans les satellites gammas pour l'astronomie).
On peut le rencontrer avec des électrons. Il suffit d'avoir des électrons suffisamment rapides pour augmenter la résolution des microscopes électroniques. Mais si on va trop loin, boum, ça casse tout. Faut donc une autre méthode pour aller encore plus loin, typiquement à l'échelle de l'atome. On utilise alors des microscopes à effet tunnel/force atomique.
Le nombre faible de photons ne se rencontre que pour des énergie très faibles. En astronomie pour des sources très très faible. On utilise des capteurs de type CCD pour collecter les photons et l'image se contruit point par point, progressivement (ça peut nécessiter des heures !)
Supposons maintenant E proportionnel à lambda. Bon, d'abord ça ne peut pas être E = lambda * h * c, ce produit ne correspond pas à des Joule mais des Joule / seconde au carré. Pas les bonnes unités. Disons E = lambda * k, k étant une "certaine constante". Dans ce cas évidemment tout dépend de la constante de proportionnalité. Si cette constante est assez élevée, on va rencontrer les deux soucis ci-dessus. On pourrait alors imaginer équiper le microscope d'un capteur CCD et.... patienterEt il pourrait y avoir des soucis si ces photons sont trop énergétiques. Mais pas grave, suffirait de diminuer lambda et permettrait d'augmenter la résolution : c'est gagnant-gagnant. Les microscopes seraient meilleurs que maintenant
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Petite correction, les miroirs à incidence rasante sont utilisé dans les télescopes à rayons X (jusqu'à 15 keV).
Pour les télescopes à rayon gamma, l'optique est constituée par un masque codé.
Dernière modification par Gilgamesh ; 14/04/2020 à 19h56.
Parcours Etranges
L'ingéniosité des concepteurs d'instruments ne cesse de m'émerveiller
Ah merci. J'ignorais cela en effet.
Wow. Je trouve ça génial aussi.
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Ouais c'est vraiment très futé. On utilise le principe élémentaire de la camera obscura, mais si on n'avait qu'un seul trou la luminosité serait infime, donc on les mutliplie et on forme un motif pseudo-aléatoire pour pouvoir reconstituer l'angle d'incidence et faire une image.
Parcours Etranges
Ce n'est pas noté (dans le wikipedia anglais non plus), mais je me demande qui initialement a imaginé ce truc si astucieux.
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Cocorico
Le premier télescope à utiliser ce principe équipait le satellite franco-russe Granat lancé en 1989. C'était l'instrument SIGMA (Système d'Imagerie Gamma à Masque Aléatoire), développé par le CESR à Toulouse et le Service d'Astrophysique du CEA à Saclay.
https://www.futura-sciences.com/scie...s-metiers-874/
edit : mais la technique a été imaginée dans les années 70, on peut retrouver les deux articles en ligne.
J. G. Ables (1968). "Fourier transform photography: a new method for X-ray astronomy". Publications of the Astronomical Society of Australia. Cambridge University Press. (lien)
R. H. Dicke (1968). "Scatter-hole cameras for x-rays and gamma rays". The Astrophysical Journal (lien)
Dernière modification par Gilgamesh ; 14/04/2020 à 12h04.
Parcours Etranges
Doit sûrement y avoir eut une publication avec les noms. Mais pour trouver ça..... 89, c'est pas récent.
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j'ai éditéBon on est complètement HS ceci dit désolé pour le primo posteur
Parcours Etranges
Il n'y a pas de quoi Gilgamesh ! C'est très intéressant ! Merci beaucoup pour vos réponses.
Deedee81 ta réponse me permet d'y voir plus clair.
En effet, si on a E = K*lambda tout dépendra de la valeur de K. Si K est inférieur à 1 on aura des photons avec une énergie très basse pour une longueur d'onde donnée (par rapport à ce qu'il se passe dans notre monde où l'energie est inversement proportionnelle à lambda). Et si K est supérieur ou égal à 1 on aura des photons de très haute énergie.
Etes-vous d'accord avec ça ?
Pas vraiment. Evidemment, tout dépend de ce qu'on entend par haute ou basse. Et ça ne dépend pas que de k mais aussi de la longueur d'onde.
Mais supposons qu'on est en unité S.I., alors ça veut dire qu'un photon d'un mètre de longueur d'onde (typiquement dans les ondes radios) aurait une énergie de 1 Joule.
Or, ça c'est extraordinairement énorme. Sais tu que le photon (cosmique) le plus énergétique jamais détecté faisait environ 0,00000016 Joule ?
Un photon d'un joule pulvériserait tout sur son passage !!!!!
Emettre un signal pour la radio FM qu'on écoute en voiture pulvériserait une ville entière, si pas plus.
Donc, ce "seuil de 1" me semble totalement abusif.
Pour comparer, rappelons que la constante de Planck vaut 6.6 x 10^-34 Joule*seconde
33 zéros après la virgule !!!!!
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Oui c'est vrai pour les ondes radio, mais je parlais plutôt de la lumière visible. Puisque mon idée est de comprendre ce que ça changerait pour les microscopes.
Les microscopes devraient continuer à utiliser de courtes longueurs d'onde, donc pour moi, pas grand changement. C'est "juste" que le rayonnement serait peu énergétique. Je mets "juste" entre guillemet car l'ensemble de l'univers serait modifié (et à vrai dire je ne pense pas qu'on puisse fabriquer une physique cohérente sur cette base).
Dernière modification par Gilgamesh ; 14/04/2020 à 16h37.
Parcours Etranges
Mais, par exemple, est-ce qu'il ne serait pas possible d'obtenir une meilleure résolution dans l'observation d'échantillon ?
Si forcément, mais pas à cause de cette relation en soi. Mais comme l'E diminue avec la longueur d'onde, on pourrait sans soucis faire des microscopes à rayons X ou gammas. Et de là avoir une résolution fabuleuse (enfin à condition de savoir faire une optique).
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Oui et le LHC marcherait avec une pile bouton
(conso actuelle : 1,2 TWh/an)
Dernière modification par Gilgamesh ; 14/04/2020 à 16h41.
Parcours Etranges
Ok intéressant. Donc on pourrait imaginer faire des microscopes avec une meilleure résolution parce qu'ils utiliseraient les rayons de faible longueur d'onde. Mais on pourrait voir ces images ?
Ben effectivement ça pourrait être le soucis. L'énergie étant petite aux très hautes résolutions, il faudrait des temps de pose très grands (et peut être que l'observation visuelle serait rendue impossible).
Dernière modification par Gilgamesh ; 15/04/2020 à 10h52.
Parcours Etranges
Salut,
On peut toujours les enregistrer et les voir après coup. Ca se fait souvent ça, et avec des rayonnements non visibles.
(mais je n'avais pas pensé au temps de pose, ça pourrait en effet être prohibitif, tout dépend en sommes de la manière dont on refait toute la physique avec ce changement)
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